三角形(三十一)
作为相似三角形第一个应用,我觉得还是先来讲讲角平分线定理。
已知△ABC中,AD是∠BAC的角平分线。求证:AB/AC=BD/DC。
这个题目很简单,但是里面的技巧很有用。
相似的核心就是两类问题:线段的比例和角相等。抓住了这个,就抓住了相似的实质。本题中我们要求证的目标是比例,所以很自然地想到要用相似三角形的办法。
图中一共三个三角形,其中哪两个看起来会相似呢?
很遗憾,一组都没有。
这意味着什么?
加辅助线。
下一个问题:怎么加?
既然没有相似,我们肯定要构造相似出来。怎么构造?
想一想我们辅助线的十个字:取中作平连对角延一倍,此时应该用哪个比较合适?
没有中点,不是四边形,没有中线,似乎只剩下作平了。那么过哪个点作哪条线的平行线呢?
由于AD是角平分线,所以我们希望把∠BAD=∠CAD给用起来,因此作一条平行线能和这两个角其中一个相等,以此为跳板是一种看起来比较靠谱的尝试。
我们过C作CE∥AB,交AD的延长线于E。由于∠E=∠BAD,并且∠ADB=∠EDC,所以△ABD相似于△ECD。注意!相似三角形的书写规范和全等的情况一样,必须注意对应两个字!在相同位置上的字母所代表的角一定相等,记住这条就抓住了对应二字。
等等,贼老师,我们讲全等的时候还有线段的对应关系。如果两个三角形全等,那么任意对应位置的两个字母所代表的线段是相等的,这个放在相似三角形中会怎么样呢?
那就是对应的线段互相成比例咯!
比如△ABC和△DEF相似,那么只要相同位置的线段取出来,比如AB就要对应DE,AC就要对应DF,于是我们有AB/AC=DE/DF,或者AB/DE=AC/DF,或者AC/AB=DF/DE,只要注意好对应,那么有一系列的比例相等。
既然两个三角形相似,我们可以得到BD/DC=AB/CE,此时离我们最后的目标只一步之遥:我们只要证明AC=CE即可。
很显然,由于∠E=∠BAD=∠CAD,于是AC=CE,我们就完成了角平分线定理的证明——这是相似三角形中一个非常重要的定理。
从今往后,再碰到有角平分线的条件,我们除了有角度的数量关系,还有线段的成比例关系。但是对于学生来说,这未必是什么好事。性质越多,选择就越困难。初中阶段平面几何和代数学习的最大区别在于:代数题目考察的知识点是比较直观的,而平面几何题目越到后面性质越多,患上选择恐惧症简直成了必然。比如说,在没有学到角平分线和比例相关的性质时,涉及角平分线相关 的线段证明,我们往往会考虑“角平分线上任意一点到角的两边距离相等” 这条性质,但现在除了这个选择,你还可以采用比例关系转化……这就是几何越学越难的原因。
代数的难在于综合,几何的难在于选择。